KR102164621B1

KR102164621B1 - Fuel nozzle assembly and combustor for gas turbine including the same

Info

Publication number: KR102164621B1
Application number: KR1020190058827A
Authority: KR
Inventors: 노우진; 천무환
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2019-05-20
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2020-10-12

Abstract

Disclosed are a fuel nozzle assembly and a combustor for a gas turbine including the same. One embodiment of the present invention is intended to achieve a stable flow rate supply to a side fuel nozzle by using a guide member (300) for guiding compressed air moved toward an end plate (100) along the inner side of a casing (50) to the inner side of a fuel nozzle (200) at a constant flow rate.

Description

Fuel nozzle assembly and combustor for gas turbine including the same}

본 발명은 연료 노즐로 공급되는 압축 공기의 안정적인 유동을 위한 것으로서, 보다 상세하게는 연료 노즐 어셈블리 및 이를 포함하는 가스 터빈용 연소기에 관한 것이다.The present invention relates to a stable flow of compressed air supplied to a fuel nozzle, and more particularly, to a fuel nozzle assembly and a combustor for a gas turbine including the same.

일반적으로 연소가 이루어지면서 배기물로부터 나오는 질소 산화물(NOx) 및 일산화탄소(CO)의 허용 배출양은 환경문제를 고려하여 꾸준히 감소되어 왔다.In general, the allowable amount of emission of nitrogen oxides (NOx) and carbon monoxide (CO) from exhausts has been steadily decreased in consideration of environmental problems.

연소시 높은 효율을 유지하면서 매우 낮은 배기 방출량을 얻는 방법은 희박 예비혼합 개념에 기초한 연소 시스템을 사용하는 것이다. 이런 형태의 시스템에서, 연료와 압축 공기는 연소 전에 완전히 혼합(pre-mixed)된다. The way to achieve very low emissions while maintaining high combustion efficiency is to use a combustion system based on the lean premix concept. In this type of system, the fuel and compressed air are thoroughly pre-mixed prior to combustion.

혼합은 여러 방법으로 달성될 수 있고, 그 결과 생기는 연료/압축 공기 혼합물의 농도는 충분히 희박하게 되어, 실제 연소가 이루어질 때 화염 온도는 질소 산화물(NOx) 발생을 최소화 시킬 만큼 충분히 낮아지게 된다. Mixing can be accomplished in a number of ways, and the resulting concentration of the fuel/compressed air mixture is sufficiently sparse, so that when actual combustion occurs, the flame temperature is sufficiently low to minimize nitrogen oxide (NOx) generation.

하지만, 이러한 연소 시스템들은 반응 희박 한계 바로 근처에서 작동하기 때문에, 이론 연료/압축 공기 혼합비에서 작동하는 확산 화염(diffusion flame)을 이용하는 종래의 가스 터빈에서는 통상 일어나지 않는 연소 안정성과 관련된 중대한 문제가 있을 수 있다. However, since these combustion systems operate just near the reaction lean limit, there may be significant problems related to combustion stability that do not normally occur in conventional gas turbines using diffusion flames operating at the theoretical fuel/compressed air mixture ratio. have.

이러한 불안전성은 전체적인 연소 시스템의 설계와 관련된 다양한 물리적 기구를 통해 흔히 증폭되는 연소기 내의 변동 압력장에 의해 발생될 수 있다. 만약 동압이 허용치를 초과한다면, 가스 터빈의 작동 및/또는 연소 시스템의 기계적 수명은 심각하게 영향을 받는다. This instability can be caused by fluctuating pressure fields in the combustor that are often amplified through the various physical mechanisms involved in the design of the overall combustion system. If the dynamic pressure exceeds the permissible values, the operation of the gas turbine and/or the mechanical life of the combustion system is seriously affected.

전형적인 희박 예비 혼합 연소 시스템에는 예비혼합 영역(premixing zone), 화염 홀더와 반응 영역, 제1단 가스 터빈 노즐들, 그리고 연료 및 압축 공기 공급 시스템이 구비되어 있다. 희박 예비혼합 연소 방식에서는, 연료와 압축 공기는 예비혼합 영역에 대해 상이한 동적특성을 가진 공급원들로부터 별도로 공급된다. 반응 영역으로 들어갈 때, 예비혼합 연료/압축 공기 혼합물은 화염 홀더의 분리 영역 내에 유지되는 고온 가스에 의해 점화된다. 연소 후, 생성된 고온 가스는 제1단 터빈 노즐을 통과하여 유동하고, 이 노즐들은 제1단 터빈 블레이드를 통과하는 유동을 가속시킨다. A typical lean premixed combustion system is equipped with a premixing zone, a flame holder and reaction zone, first stage gas turbine nozzles, and a fuel and compressed air supply system. In the lean premix combustion mode, fuel and compressed air are supplied separately from sources with different dynamic characteristics for the premix zone. Upon entering the reaction zone, the premixed fuel/compressed air mixture is ignited by the hot gas held in the separation zone of the flame holder. After combustion, the generated hot gas flows through the first stage turbine nozzle, which nozzles accelerate the flow through the first stage turbine blade.

이때, 공급되는 압축 공기/연료의 압력비가 높으면, 연료와 압축 공기가 섞이면서 소용돌이(Swirl)가 발생하게 되어 연소가 불안정해지며, 이로 인해 국부적으로 열방출량(Heat release)이 다르게 나타남에 따라 연료와 압축 공기의 혼합비의 변동(Fluctuation) 및 소음 등이 발생하게 된다. At this time, if the pressure ratio of the supplied compressed air/fuel is high, a swirl is generated as the fuel and compressed air are mixed, resulting in unstable combustion. As a result, the local heat release is different from that of the fuel. Fluctuations and noises in the mixing ratio of compressed air occur.

또한, 가스 유동 온도는 반응 영역으로 들어가는 연료/압축 공기 혼합비에 의존한다. 혼합비가 반응을 유지시키는 혼합비 이상인 경우에는, 혼합비 변화에 따른 연소 온도의 변화는 거의 선형적이다. 그러나 혼합비가 희박 한계에 가까워지고 상기 희박 한계를 통과함에 따라, 혼합비의 변화에 따른 가스 온도의 변화는 최종적으로 화염이 소멸할 때까지 훨씬 더 커진다.In addition, the gas flow temperature depends on the fuel/compressed air mixing ratio entering the reaction zone. When the mixing ratio is greater than or equal to the mixing ratio for maintaining the reaction, the change in the combustion temperature according to the change in the mixing ratio is almost linear. However, as the mixing ratio approaches the lean limit and passes the lean limit, the change in gas temperature according to the change in the mixing ratio becomes much larger until the final flame extinguishes.

이와 함께 복수 개의 터빈 블레이드를 회전시키는 작동 유체로 작용하는 연소 가스는 복수 개의 노즐이 집합된 노즐 어셈블리를 통해 분사되는 연료를 압축 공기와 예혼합하여 연소시키거나 압축 공기 중으로 연료를 직접 분사시켜 연소시키는 방식을 통해 만들어진다. 이 경우 노즐 쪽으로 압축 공기를 충분하고 적절하게 공급하는 것은 가스 터빈의 연소에서 매우 중요하다.In addition, the combustion gas acting as a working fluid that rotates a plurality of turbine blades is used to premix fuel injected through a nozzle assembly in which a plurality of nozzles are combined with compressed air to combust them or by directly injecting fuel into the compressed air to combust them. It is made through a method. In this case, a sufficient and adequate supply of compressed air to the nozzle is very important in the combustion of a gas turbine.

예 혼합 연소를 위해 노즐로 공급되는 압축 공기는 노즐 어셈블리의 후단에 위치한 노즐 엔드 플레이트 방향으로 공급된 후에 진행 방향이 반대방향으로 전환되어 연소가 발생되는 노즐 단부로 공급된다. Example Compressed air supplied to the nozzle for mixed combustion is supplied to the nozzle end plate located at the rear end of the nozzle assembly, and then the moving direction is switched to the opposite direction and supplied to the nozzle end where combustion occurs.

상기 노즐로 공급되는 압축압축 공기는 라이너와 트랜지션 피스 등으로 구성되는 연소 덕트의 하류로부터 공급되어 연소 덕트의 표면을 냉각시킨 후에 상류 측의 연소기로 유입되고, 상기 압축 공기는 다시 연소 덕트의 하류를 향하는 노즐 단부로 이동이 이루어지는 이동 특성이 나타난다.Compressed compressed air supplied to the nozzle is supplied from a downstream of a combustion duct composed of a liner and a transition piece, cools the surface of the combustion duct, and then flows into the combustor on the upstream side, and the compressed air flows back to the downstream of the combustion duct. There is a movement characteristic in which movement is made to the end of the nozzle facing toward it.

이처럼 연료를 연소시키기 위한 압축 공기의 흐름은 노즐 엔드 플레이트에서 급격히 전환되면서 강한 스월(swirl)이 발생하게 된다. 강한 스월에는 실제로 진행해야 하는 흐름 방향과는 어긋나거나 반대 방향을 향하는 속도성분이 다량으로 존재하기 때문에, 이는 결국 압력 손실을 야기하여 압축 공기의 유동 효율을 떨어뜨리게 되고 복수개의 노즐간 공기 유동에 따른 유입이 불균일 해지는 문제점이 유발되었다.As such, the flow of compressed air for burning fuel is rapidly switched at the nozzle end plate, thereby generating a strong swirl. In a strong swirl, there is a large amount of velocity components that deviate from or in the opposite direction to the actual flow direction, which in turn leads to pressure loss, which lowers the flow efficiency of compressed air, and inflow due to air flow between a plurality of nozzles. The problem of becoming uneven was caused.

따라서, 가스 터빈의 노즐 엔드 플레이트 영역에서의 강한 스월의 발생을 억제함으로써 압축 공기의 유동 효율을 개선하고, 이를 통해 연소 효율은 물론 가스 터빈 전체의 효율을 향상시킬 수 있는 방안이 필요하게 되었다.Accordingly, there is a need for a method to improve the flow efficiency of compressed air by suppressing the occurrence of strong swirl in the nozzle end plate region of the gas turbine, thereby improving the combustion efficiency as well as the overall efficiency of the gas turbine.

대한민국공개특허 제10-2014-0056024호(2014년. 05. 09. 공개)Korean Patent Publication No. 10-2014-0056024 (published on May 09, 2014)

본 발명의 실시 예들은 연료 노즐 어셈블리로 공급되는 유량의 균일화를 통해 연소기의 안정적인 작동을 도모하기 위한 연료 노즐 어셈블리 및 이를 포함하는 가스 터빈용 연소기를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are intended to provide a fuel nozzle assembly for stably operating a combustor through equalization of a flow rate supplied to the fuel nozzle assembly, and a combustor for a gas turbine including the same.

본 발명에 의한 제1 실시 예에 의한 연료 노즐 어셈블리는 환형 형태로 이루어진 케이싱(50)의 일측 단부에 결합된 엔드 플레이트(100); 상기 엔드 플레이트(100)에 일단이 지지되고 타단이 축 방향으로 연장되며 상기 케이싱(50)의 내측 축 방향에 형성된 유입 통로(60)를 통해 이동된 압축 공기가 공급되는 연료 노즐(200); 상기 엔드 플레이트(100)와 상기 연료 노즐(200) 사이에 설치되고, 상기 케이싱(50)의 내측을 따라 상기 엔드 플레이트(100)를 향해 이동된 압축 공기를 상기 연료 노즐(200)의 내측을 향해 일정한 유량으로 가이드 하기 위한 가이드 부재(300)를 포함하고, 상기 연료 노즐(200)은 상기 엔드 플레이트(100)의 중앙에 위치된 센터 연료 노즐(210)과, 상기 센터 연료 노즐(210)를 기준으로 반경 방향 외측으로 이격되어 위치되고, 상기 엔드 플레이트(100)의 가장자리를 따라 복수개가 배치된 사이드 연료 노즐(220)을 포함하며, 상기 사이드 연료 노즐(220)은 관 형태로 형성되어 소정의 길이로 연장된 노즐 바디(202)와, 상기 노즐 바디(202)의 반경 방향 외측으로 이격되고, 상기 노즐 바디(202)를 외측에서 감싸는 관 형태의 슈라우드(204)와, 상기 슈라우드(204)의 단부에서 외측을 향해 연장되고, 압축 공기가 유입되는 압축 공기 유입구(206a)가 형성된 림(206)을 포함하고, 상기 가이드 부재(300)는 상기 엔드 플레이트(100)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 케이싱(50)의 내측벽을 향해 라운드 지게 연장된 제1 가이드 부재(310)와, 상기 슈라우드(204)와 상기 압축 공기 유입구(206a) 사이에 일단이 위치되고, 타단이 상기 림(206)의 상측을 경유하여 상기 슈라우드(204)의 반경 방향 외측을 향해 라운드 지게 연장된 제2 가이드 부재(320)를 포함하며, 상기 제1 가이드 부재(310)에는 압축 공기의 이동을 가이드 하기 위한 제1 가이드 돌기(312)가 형성되고, 상기 제2 가이드 부재(320)에는 압축 공기의 이동을 가이드 하기 위한 제2 가이드 돌기(324)가 형성된다.
상기 제2 가이드 부재(320)에는 상기 슈라우드(204)의 일단에 연결되고, 타단이 상기 제2 가이드 부재(320)에 연결된 제3 가이드 부재(325)를 더 포함한다.
상기 제2 가이드 부재(320)는 상기 림(206)의 원주 방향에서 소정의 길이로 연장된 반원 단면 형태로 형성되고, 상기 제1 가이드 부재(310)는 상기 제2 가이드 부재(320)의 외측 반경 방향에서 서로 마주보며 쿼터 서클(quarter circle) 단면으로 형성된다.
상기 제1 가이드 부재(310)와 상기 제2 가이드 부재(320) 사이에 형성된 제1 통로(72); 상기 림(206)의 반경 방향 외측과 상기 제2 가이드 부재(320) 사이에 형성된 제2 통로(74)를 더 포함하고, 상기 엔드 플레이트(100)를 향해 이동된 압축 공기는 상기 제1 통로(72)와 상기 제2 통로(74)로 각각 분기되어 노즐 바디(202)로 공급이 이루어진다.
상기 제1 통로(72)는 일정한 단면적이 유지된다.
상기 제2 가이드 부재(320)는 상기 림(206)의 위치에서 반경 방향 외측으로 편심된 위치에 배치된다.
상기 제1,2 가이드 돌기(312, 324)는 상기 제1,2 가이드 부재(310, 320)의 원주 방향에서 등간격으로 서로 간에 이격된다.
상기 제1,2 가이드 돌기(312, 324)는 상기 제1,2 가이드 부재(310, 320)의 원주 방향에서 일방향으로 경사져서 서로 간에 이격된다.
상기 제2 가이드 부재(320)에는 상기 엔드 플레이트를 향해 소정의 속도로 이동되는 압축 공기의 직진성을 위해 상기 노즐 바디(202)의 축 방향으로 연장된 연장부(326)를 더 포함한다.
상기 연장부(326)는 연장된 단부가 상기 노즐 바디(202)를 향해 경사지게 연장된다.
상기 연장부(326)는 상기 제1,2 가이드 부재(310, 320)를 향해 이동하는 압축 공기의 이동 방향을 가이드 하기 위해 상기 연장부(326)의 외부로 돌출된 가이드 플레이트(326a)를 더 포함한다.
상기 연장부(326)는 노즐 바디(202)의 축 방향으로 연장된 단부의 두께가 감소된 경사부(326b)가 형성된다.
상기 센터 연료 노즐(210)과 상기 사이드 연료 노즐(220)로 압축 공기의 이동을 가이드 하기 위해 상기 엔드 플레이트(100)에 일단이 연결되고 타단이 상기 센터 연료 노즐(210)을 향해 연장되며, 다수개의 개구 홀(332)이 형성된 제4 가이드 부재(330)를 더 포함한다.

본 발명에 의한 제2 실시 예에 의한 가스 터빈용 연소기는 압축 공기를 흡입하여 고압으로 압축하기 위한 압축기(20); 압축기(20)에 의해 압축된 압축 공기를 연료와 혼합하여 연소시키기 위한 복수의 연소기(10); 상기 연소기(10)에서 배출되는 고온, 고압의 연소가스를 이용하여 터빈 블레이드를 회전시키며 전력을 생산하는 터빈(30)을 포함하되, 상기 연소기(10)에는 환형 형태로 이루어진 케이싱(50)의 일측 단부에 결합된 엔드 플레이트(100); 상기 엔드 플레이트(100)에 일단이 지지되고 타단이 축 방향으로 연장되며 상기 케이싱(50)의 내측 축 방향에 형성된 유입 통로(60)를 통해 이동된 압축 공기가 공급되도록 구비된 센터 연료 노즐(210)과, 사이드 연료 노즐(220)을 포함하는 연료 노즐(200); 상기 케이싱(50)의 내측을 따라 상기 엔드 플레이트(100)를 향해 이동된 압축 공기의 이동을 가이드 하기 위해 상기 센터 연료 노즐(210)과, 상기 사이드 연료 노즐(220)에 각각 구비된 가이드 부재(300)를 포함하고, 상기 사이드 연료 노즐(220)은 관 형태로 형성되어 소정의 길이로 연장된 노즐 바디(202)와, 상기 노즐 바디(202)의 반경 방향 외측으로 이격되고, 상기 노즐 바디(202)를 외측에서 감싸는 관 형태의 슈라우드(204); 상기 슈라우드(204)의 단부에서 외측을 향해 연장되고, 압축 공기가 유입되는 압축 공기 유입구(206a)가 형성된 림(206)을 포함하며,상기 가이드 부재(300)는 상기 엔드 플레이트(100)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 케이싱(50)의 내측벽을 향해 라운드 지게 연장된 제1 가이드 부재(310)와, 상기 슈라우드(204)와 상기 압축 공기 유입구(206a) 사이에 일단이 위치되고, 타단이 상기 림(206)의 상측을 경유하여 상기 슈라우드(204)의 반경 방향 외측을 향해 라운드 지게 연장된 제2 가이드 부재(320)와, 상기 엔드 플레이트(100)에 일단이 연결되고 타단이 상기 센터 연료 노즐(210)의 림(206)에 연결되며, 다수개의 개구 홀(332)이 형성된 제4 가이드 부재(330)를 포함한다.
상기 제2 가이드 부재(320)는 상기 슈라우드(204)의 일단에 연결되고, 타단이 상기 제2 가이드 부재(320)에 연결된 제3 가이드 부재(325)를 더 포함한다.
상기 개구 홀(332)은 상기 제4 가이드 부재(330)의 외측에서 내측을 향해 직경이 감소된 노즐 형태로 개구된다.
상기 개구 홀(332)은 상기 제4 가이드 부재(330)의 축 방향에 대하여 경사지게 배치된다.
The fuel nozzle assembly according to the first embodiment of the present invention includes an end plate 100 coupled to one end of the casing 50 in an annular shape; A fuel nozzle 200 that has one end supported by the end plate 100 and the other end extended in an axial direction, and supplied with compressed air moved through an inlet passage 60 formed in an inner axial direction of the casing 50; Compressed air installed between the end plate 100 and the fuel nozzle 200 and moved toward the end plate 100 along the inner side of the casing 50 toward the inner side of the fuel nozzle 200 Includes a guide member 300 for guiding at a constant flow rate, and the fuel nozzle 200 is based on the center fuel nozzle 210 located at the center of the end plate 100 and the center fuel nozzle 210 It is located radially outwardly spaced apart and includes a plurality of side fuel nozzles 220 disposed along the edge of the end plate 100, and the side fuel nozzle 220 is formed in a tube shape to have a predetermined length A nozzle body 202 extending in a direction, a tubular shroud 204 spaced radially outwardly of the nozzle body 202 and surrounding the nozzle body 202 from the outside, and an end of the shroud 204 The guide member 300 includes a rim 206 extending toward the outside and having a compressed air inlet 206a through which compressed air is introduced, and the guide member 300 has one end connected to the end plate 100, and the other end One end is positioned between the first guide member 310 extending roundly toward the inner wall of the casing 50 and the shroud 204 and the compressed air inlet 206a, and the other end of the rim 206 A second guide member 320 that extends roundly toward the outer side in the radial direction of the shroud 204 via an upper side, and the first guide member 310 includes a first guide for guiding the movement of compressed air. A protrusion 312 is formed, and a second guide protrusion 324 for guiding the movement of compressed air is formed on the second guide member 320.
The second guide member 320 further includes a third guide member 325 connected to one end of the shroud 204 and the other end connected to the second guide member 320.
The second guide member 320 is formed in a semicircular cross-sectional shape extending to a predetermined length in the circumferential direction of the rim 206, and the first guide member 310 is outside the second guide member 320 They face each other in the radial direction and are formed in a quarter circle cross section.
A first passage 72 formed between the first guide member 310 and the second guide member 320; It further includes a second passage 74 formed between the second guide member 320 and the radial outer side of the rim 206, and the compressed air moved toward the end plate 100 is the first passage ( 72 and the second passage 74 are respectively branched and supplied to the nozzle body 202.
The first passage 72 maintains a constant cross-sectional area.
The second guide member 320 is disposed at an eccentric position radially outward from the position of the rim 206.
The first and second guide protrusions 312 and 324 are spaced apart from each other at equal intervals in the circumferential direction of the first and second guide members 310 and 320.
The first and second guide protrusions 312 and 324 are inclined in one direction from the circumferential direction of the first and second guide members 310 and 320 to be spaced apart from each other.
The second guide member 320 further includes an extension part 326 extending in the axial direction of the nozzle body 202 for straightness of the compressed air moving toward the end plate at a predetermined speed.
The extension part 326 extends so that its extended end is inclined toward the nozzle body 202.
The extension part 326 further includes a guide plate 326a protruding to the outside of the extension part 326 to guide the movement direction of the compressed air moving toward the first and second guide members 310 and 320. Include.
The extension part 326 has an inclined part 326b having a reduced thickness at an end extending in the axial direction of the nozzle body 202.
In order to guide the movement of compressed air to the center fuel nozzle 210 and the side fuel nozzle 220, one end is connected to the end plate 100 and the other end extends toward the center fuel nozzle 210, and a plurality of It further includes a fourth guide member 330 in which four opening holes 332 are formed.

The combustor for a gas turbine according to the second embodiment of the present invention comprises: a compressor 20 for sucking compressed air and compressing it at high pressure; A plurality of combustors 10 for mixing and combusting compressed air compressed by the compressor 20 with fuel; It includes a turbine 30 for generating electric power by rotating the turbine blades by using the high-temperature and high-pressure combustion gas discharged from the combustor 10, wherein one side of the casing 50 formed in an annular shape in the combustor 10 End plate 100 coupled to the end; Center fuel nozzle 210 provided to supply compressed air moved through the inlet passage 60 formed in the inner axial direction of the casing 50 with one end supported by the end plate 100 and the other end extending in the axial direction ), and a fuel nozzle 200 including a side fuel nozzle 220; Guide members provided in the center fuel nozzle 210 and the side fuel nozzle 220 to guide the movement of the compressed air moved toward the end plate 100 along the inner side of the casing 50 ( 300), wherein the side fuel nozzle 220 has a nozzle body 202 formed in a tubular shape and extending to a predetermined length, and spaced radially outward of the nozzle body 202, and the nozzle body ( A tubular shroud 204 surrounding 202 from the outside; It includes a rim 206 extending from the end of the shroud 204 toward the outside and having a compressed air inlet 206a through which compressed air is introduced, and the guide member 300 has one end on the end plate 100. Is connected, the other end is a first guide member 310 extending round toward the inner wall of the casing 50, and one end is positioned between the shroud 204 and the compressed air inlet 206a, the other end The second guide member 320 extending roundly toward the outer side in the radial direction of the shroud 204 through the upper side of the rim 206, and one end connected to the end plate 100, and the other end It is connected to the rim 206 of the fuel nozzle 210 and includes a fourth guide member 330 having a plurality of opening holes 332 formed therein.
The second guide member 320 further includes a third guide member 325 connected to one end of the shroud 204 and the other end connected to the second guide member 320.
The opening hole 332 is opened in the shape of a nozzle whose diameter is reduced from the outside to the inside of the fourth guide member 330.
The opening hole 332 is disposed to be inclined with respect to the axial direction of the fourth guide member 330.

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본 발명의 실시 예들은 가스터빈의 연소기에 구비된 연료 노즐로 공급되는 압축 공기의 이동을 안정적으로 이루어지도록 가이드 함으로써 유량 불균일에 의한 연소 불안정을 최소화 할 수 있다.Embodiments of the present invention can minimize combustion instability due to uneven flow rate by guiding the movement of compressed air supplied to a fuel nozzle provided in a combustor of a gas turbine stably.

본 발명의 실시 예들은 사이드 연료 노즐의 센터 위치에서의 유동 불균일을 해소하고, 센터 연료 노즐과 사이드 연료 노즐로 공급되는 유동을 일정하게 유지되는 연소기를 제공할 수 있다.Embodiments of the present invention can provide a combustor that eliminates flow unevenness at a center position of the side fuel nozzle and maintains a constant flow supplied to the center fuel nozzle and the side fuel nozzle.

도 1은 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈을 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 연료 노즐 어셈블리를 도시한 종 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 연료 노즐 어셈블리의 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 제1 가이드 부재를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 제2 가이드 부재를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의한 제1,2 가이드 부재의 다른 실시 예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 의한 제2 가이드 부재의 다른 실시 예를 도시한 도면.
도 8는 본 발명의 일 실시 예에 의한 연료 노즐 어셈블리에 제4 가이드 부재가 구비된 상태를 도시한 종 단면도.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 의한 가스 터빈용 연소기를 도시한 도면.
도 10 내지 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 의한 제4 가이드 부재의 다양한 실시 예를 도시한 도면.1 is a cross-sectional view showing a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a vertical cross-sectional view showing a fuel nozzle assembly according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view of a fuel nozzle assembly according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a first guide member according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a second guide member according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing another embodiment of the first and second guide members according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing another embodiment of a second guide member according to an embodiment of the present invention.
8 is a vertical cross-sectional view showing a state in which a fourth guide member is provided in the fuel nozzle assembly according to an embodiment of the present invention.
9 is a view showing a combustor for a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
10 to 11 are views showing various embodiments of a fourth guide member according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시 예에 의한 연료 노즐 어셈블리 및 이를 이용한 가스터빈용 연소기에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 4를 참조하여 설명하도록 한다. A preferred embodiment of a fuel nozzle assembly according to an embodiment of the present invention and a combustor for a gas turbine using the same will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 아래의 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구 범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention and may vary according to the intention or custom of users and operators, and the following examples do not limit the scope of the present invention, It is merely illustrative of the components presented in the claims.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다. In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description have been omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification. Throughout the specification, when a certain part "includes" a certain component, it means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.

참고로 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 연료 노즐 어셈블리를 도시한 종 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 연료 노즐 어셈블리의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 제1 가이드 부재를 도시한 도면이다.For reference, Figure 1 is a cross-sectional view showing a gas turbine according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view showing a fuel nozzle assembly according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an embodiment of the present invention A plan view of a fuel nozzle assembly according to an example, and FIG. 4 is a view showing a first guide member according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈(1)은 크게 압축 공기를 흡입하여 고압으로 압축하기 위한 압축기(20)와, 상기 압축기(20)에 의해 압축된 압축 공기를 연료와 혼합하여 연소시키기 위한 연소기(10) 및 상기 연소기(10)에서 배출되는 고온, 고압의 연소가스를 이용하여 터빈 블레이드를 회전시키며 전력을 생산하는 터빈(30)을 포함하여 구성된다.1 to 3, the gas turbine 1 according to an embodiment of the present invention has a compressor 20 for compressing it at a high pressure by largely inhaling compressed air, and compressed by the compressor 20. Consisting of a combustor 10 for mixing and combusting the compressed air with fuel and a turbine 30 for generating electric power by rotating the turbine blades using high-temperature and high-pressure combustion gas discharged from the combustor 10 do.

구체적으로, 상기 가스터빈(1)은 외형을 이루는 하우징(2)이 구비되고, 압축 공기의 흐름 방향을 기준으로 설명하면, 상기 하우징(2)의 상류 측에는 압축기(20)가 위치하고, 하류 측에는 터빈(30)이 배치된다. 그리고 상기 압축기(20)와 상기 터빈(30)의 사이에는 터빈(30)에서 발생된 회전토크를 상기 압축기(20)로 전달하기 위한 토크 전달 부재로서의 회전력 전달부(40)가 구비된다. Specifically, the gas turbine (1) is provided with a housing (2) forming the outer shape, and will be described based on the flow direction of compressed air, the compressor (20) is located on the upstream side of the housing (2), and the turbine is located on the downstream side. 30 is placed. And between the compressor 20 and the turbine 30 is provided with a rotational force transmission unit 40 as a torque transmission member for transmitting the rotational torque generated by the turbine 30 to the compressor 20.

또한, 상기 하우징(2)은 후측에 상기 터빈(30)을 통과한 연소가스가 배출되는 디퓨저(50)가 구비되어 있으며, 상기 디퓨저(50)의 전방으로는 압축된 압축 공기를 공급받아 연소시키는 연소기(10)가 구비된다. In addition, the housing 2 is provided with a diffuser 50 through which the combustion gas passing through the turbine 30 is discharged at the rear side, and the compressed air is supplied to the front of the diffuser 50 for combustion. A combustor 10 is provided.

상기 압축기(20)에는 복수(예를 들어 14매)의 압축기 로터 디스크(22)가 구비되고, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(22)들은 타이로드(60)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결되어 있다.The compressor 20 is provided with a plurality of (for example, 14) compressor rotor disks 22, and each of the compressor rotor disks 22 is fastened so as not to be spaced apart in the axial direction by a tie rod 60. have.

상기 타이로드(60)는 상기 복수 개의 압축기 로터 디스크(22)들의 중심부를 관통하도록 배치되어 있으며, 일측 단부는 최상류측에 위치한 상기 압축기 로터 디스크(22) 내에 체결되고, 타측 단부는 상기 회전력 전달부(40) 내에서 고정된다.The tie rod 60 is disposed to pass through the centers of the plurality of compressor rotor disks 22, one end is fastened in the compressor rotor disk 22 located on the uppermost side, and the other end is the rotational force transmission unit It is fixed within 40.

상기 타이로드(60)의 형태는 가스터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 1에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. 즉, 도시된 바와 같이 하나의 타이로드가 로터 디스크의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수 개의 타이로드가 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.Since the tie rod 60 may have various structures depending on the gas turbine, it is not necessarily limited to the shape shown in FIG. 1. That is, as shown, one tie rod may have a form penetrating the central portion of the rotor disk, a plurality of tie rods may have a form in which a plurality of tie rods are disposed in a circumferential shape, and a mixture of these may be used.

구체적으로, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(22)는 대략 중앙을 상기 타이로드(60)가 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬되어 있다. 여기서, 이웃한 각각의 압축기 로터 디스크(22)는 대향하는 면이 상기 타이로드(60)에 의해 압착되어, 상대 회전이 불가능하도록 배치된다.Specifically, each of the compressor rotor disks 22 are aligned along the axial direction with each other with the tie rod 60 penetrating approximately at the center. Here, each of the adjacent compressor rotor disks 22 is disposed so that the opposite surface is pressed by the tie rod 60 so that relative rotation is impossible.

상기 압축기 로터 디스크(22)의 외주면에는 복수 개의 압축기 블레이드(24)가 방사상으로 결합되어 있다. 상기 각각의 압축기 블레이드(24)는 루트부(26)를 구비하여 상기 압축기 로터 디스크(22)에 체결된다. A plurality of compressor blades 24 are radially coupled to the outer circumferential surface of the compressor rotor disk 22. Each of the compressor blades 24 has a root portion 26 and is fastened to the compressor rotor disk 22.

상기 루트부(26)의 체결방식은 탄젠셜 타입(tangential type)과 액셜 타입(axial type)이 있다. 이는 상용되는 가스터빈의 필요 구조에 따라 선택될 수 있으며, 통상적으로 알려진 도브테일 또는 전나무 형태(Fir-tree)를 가질 수 있다.The fastening method of the root portion 26 includes a tangential type and an axial type. This may be selected according to the required structure of a commercial gas turbine, and may have a commonly known dovetail or fir-tree shape.

경우에 따라서는, 상기 형태 외의 다른 체결장치, 예를 들어 키이 또는 볼트 등의 고정구를 이용하여 상기 블레이드를 로터 디스크에 체결할 수 있다.In some cases, the blade may be fastened to the rotor disk by using a fastener other than the above-described form, for example, a key or a fastener such as a bolt.

또한, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(22)의 사이에는 상기 하우징(2)에 고정되어 배치되는 베인(미도시)이 위치한다. 상기 베인은 상기 압축기 로터 디스크(22)와는 달리 회전하지 않도록 고정되며, 상기 압축기 로터 디스크(22)의 압축기 블레이드(24)를 통과한 압축 압축 공기의 흐름을 정렬하여 하류측에 위치하는 로터 디스크의 압축기 블레이드로 압축 공기를 안내하는 역할을 하게 된다.In addition, a vane (not shown) fixed to the housing 2 is positioned between the compressor rotor disks 22. The vane is fixed so as not to rotate unlike the compressor rotor disk 22, and aligns the flow of compressed compressed air that has passed through the compressor blade 24 of the compressor rotor disk 22, It serves to guide compressed air to the compressor blades.

이와 같이, 상기 압축기(20)를 통해 외기가 내부로 흡입되어 다수개의 상기 압축기 블레이드(24)와 베인을 통과하며 다단으로 압축이 이루어진 후에, 상기 연소기(10)를 경유하여 터빈(30)으로 공급될 수 있다. In this way, outside air is sucked into the inside through the compressor 20, passes through the plurality of compressor blades 24 and vanes, and is compressed in multiple stages, and then supplied to the turbine 30 via the combustor 10 Can be.

도시되지는 않았으나, 가스 터빈의 압축기(20)에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기(10) 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 디퓨저(diffuser)의 다음 위치에 안내깃 역할을 하는 베인이 설치될 수 있으며, 이를 디스윌러(desworler)라고 한다.Although not shown, the compressor 20 of the gas turbine serves as a guide blade at the next position of the diffuser in order to adjust the flow angle of the fluid entering the inlet of the combustor 10 to the design flow angle after increasing the pressure of the fluid. A vane can be installed, which is called a desworler.

다음으로, 상기 연소기(10)에 관하여 살펴보면, 상기 연소기(10)에서는 상기 압축기(20)로부터 유입된 압축압축 공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스온도를 높이게 된다.Next, referring to the combustor 10, in the combustor 10, compressed compressed air introduced from the compressor 20 is mixed with fuel and combusted to produce a high-energy high-temperature and high-pressure combustion gas. In a small process, the combustion gas temperature is raised to the limit of heat resistance that the combustor and turbine parts can withstand.

가스터빈의 연소장치 시스템을 구성하는 상기 연소기(10)는 캔(can) 타입으로 이루어져 다수개의 연소기(10)가 상기 가스터빈(1)의 둘레방향을 따라 설치된다. 상기 연소기(10)는 연료분사노즐을 포함하는 버너(Burner)와, 연소실을 형성하는 연소기 라이너(Combuster Liner)와, 상기 연소기(10)와 터빈(30)의 연결부가 되는 트랜지션 피스(Transition Piece)를 포함하여 구성된다.The combustor 10 constituting the combustion system of the gas turbine is of a can type, and a plurality of combustors 10 are installed along the circumferential direction of the gas turbine 1. The combustor 10 includes a burner including a fuel injection nozzle, a combustor liner forming a combustion chamber, and a transition piece serving as a connection part between the combustor 10 and the turbine 30 Consists of including.

구체적으로, 상기 라이너는 연료분사노즐에 의해 분사되는 연료가 상기 압축기(20)의 압축압축 공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다. 이러한 라이너는, 압축 공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 화염통과, 화염통을 감싸면서 환형공간을 형성하는 플로우 슬리브를 포함한다. Specifically, the liner provides a combustion space in which fuel injected by a fuel injection nozzle is mixed with compressed compressed air of the compressor 20 to be burned. Such a liner includes a flame barrel providing a combustion space in which fuel mixed with compressed air is combusted, and a flow sleeve surrounding the flame barrel and forming an annular space.

또한, 상기 라이너의 전단에는 연료분사노즐이 결합되며, 측벽에는 점화플러그가 결합된다.In addition, a fuel injection nozzle is coupled to a front end of the liner, and a spark plug is coupled to a side wall.

한편, 상기 라이너의 후단에는 점화플러그에 의해 연소되는 연소가스를 터빈(30) 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션피스가 연결된다. 이러한 트랜지션피스는, 연소가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 외벽부가 상기 압축기(20)로부터 공급되는 압축압축 공기에 의해 냉각된다.On the other hand, a transition piece is connected to the rear end of the liner so as to send the combustion gas burned by the spark plug to the turbine 30 side. The transition piece is cooled by compressed compressed air supplied from the compressor 20 so that the outer wall portion of the transition piece is prevented from being damaged due to high temperature of the combustion gas.

한편, 상기 다수의 연소기(10)에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 상기 터빈(30)으로 공급되며, 공급된 연소가스는 팽창하면서 터빈의 회전날개에 충동, 반동력을 주어 회전 토크를 야기하게 된다. 이렇게 얻어진 회전 토크는 상기의 회전력 전달부(40)를 거쳐 상기 압축기(20)로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 동력은 발전기 등을 구동하는데 이용되어 전력을 생산하게 된다.On the other hand, high-temperature and high-pressure combustion gases from the plurality of combustors 10 are supplied to the turbine 30, and the supplied combustion gas expands and impulses and reacts to the rotating blades of the turbine to cause rotational torque. . The rotation torque thus obtained is transmitted to the compressor 20 through the rotational force transmission unit 40, and power exceeding the power required for driving the compressor is used to drive a generator or the like to generate power.

상기 터빈(30)은 기본적으로는 상기 압축기(20)의 구조와 유사하다. 즉, 상기 터빈(30)에도 상기 압축기의 압축기 로터 디스크(22)와 유사한 복수의 터빈 로터 디스크(32)가 구비된다. 또한, 상기 터빈 로터 디스크(32)의 외주면에 방사상으로 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드(34)를 포함한다. 이때, 상기 터빈 블레이드(34)는 도브테일 등의 방식으로 상기 터빈 로터 디스크(32)에 결합될 수 있다. The turbine 30 is basically similar to the structure of the compressor 20. That is, the turbine 30 is also provided with a plurality of turbine rotor disks 32 similar to the compressor rotor disk 22 of the compressor. In addition, it includes a plurality of turbine blades 34 radially disposed on the outer peripheral surface of the turbine rotor disk 32. At this time, the turbine blade 34 may be coupled to the turbine rotor disk 32 in a manner such as a dovetail.

아울러, 상기 터빈 로터 디스크(32)의 터빈 블레이드(34)의 사이에도 복수의 베인(미도시)이 구비되어, 상기 터빈 블레이드(34)를 통과한 연소 가스의 흐름 방향을 가이드할 수 있다. In addition, a plurality of vanes (not shown) are also provided between the turbine blades 34 of the turbine rotor disk 32, so that the flow direction of the combustion gas passing through the turbine blade 34 may be guided.

상기와 같은 구조를 갖는 가스터빈에 있어서, 유입된 압축 공기는 상기 압축기(20)에서 압축되고, 상기 연소기(10)에서 연소된 후, 상기 터빈(30)으로 보내져 터빈을 구동하고, 상기 디퓨저(50)를 통해 대기중으로 배출된다. In the gas turbine having the above structure, the introduced compressed air is compressed in the compressor 20 and burned in the combustor 10, and then sent to the turbine 30 to drive the turbine, and the diffuser ( 50).

여기서, 상기의 가스터빈은 본 발명의 일 실시 예에 불과하며, 아래에서 자세히 설명할 본 발명의 연소장치는 일반적인 가스터빈에 모두 적용될 수 있다. Here, the gas turbine is only an embodiment of the present invention, and the combustion apparatus of the present invention, which will be described in detail below, can be applied to all general gas turbines.

전술한 바와 같이 구성된 가스터빈에는 연소기(10)에 후술할 연료 노즐(200)이 설치되고, 상기 연료 노즐(200)로 공급되는 압축 공기가 위치에 따른 유량 불균일이 최소화 되도록 가이드 부재(300)가 설치된다.In the gas turbine configured as described above, the fuel nozzle 200, which will be described later, is installed in the combustor 10, and the guide member 300 is provided so that the compressed air supplied to the fuel nozzle 200 minimizes flow rate variation according to the position. Installed.

특히 본 실시 예는 가이드 부재(300)를 통해 사이드 연료 노즐(220)의 센터 위치로 공급되는 압축 공기의 유량이 감소되지 않도록 일정량의 유량을 안정적으로 공급시켜 위치에 상관 없이 일정한 유량을 안정적으로 공급하고자 한다.In particular, in this embodiment, a certain amount of flow rate is stably supplied so that the flow rate of compressed air supplied to the center position of the side fuel nozzle 220 through the guide member 300 is not reduced, thereby stably supplying a constant flow rate regardless of the position. I want to.

또한 압축 공기가 유입 통로(60)를 경유한 후에 엔드 플레이트(100) 위치에서 사이드 연료 노즐(220)의 배치에 따른 이동 유량의 불균일이 최소화되도록 압축 공기의 이동을 가이드 하는 가이드 부재(300)를 통해 압축 공기의 이동과 유동을 안정적으로 가이드 함으로써 상기 사이드 연료 노즐(220)로 공급되는 압축 공기의 유량과 안정성을 향상시켜 항시 일정한 유량이 공급되도록 할 수 있다.In addition, after the compressed air passes through the inlet passage 60, a guide member 300 for guiding the movement of the compressed air is provided so that the unevenness of the moving flow rate according to the arrangement of the side fuel nozzle 220 at the position of the end plate 100 is minimized. Through stably guiding the movement and flow of compressed air, the flow rate and stability of the compressed air supplied to the side fuel nozzle 220 can be improved, so that a constant flow rate can be supplied at all times.

또한 가이드 부재(300)는 사이드 연료 노즐(220)에서 연료와의 혼합 안정성을 향상시켜 연소기(10)의 효율과 작동 안정성을 동시에 도모할 수 있다.In addition, the guide member 300 may improve the stability of mixing with fuel in the side fuel nozzle 220, thereby simultaneously promoting the efficiency and operational stability of the combustor 10.

이를 위해 본 실시 예에 의한 연료 노즐 어셈블리는 환형 형태로 이루어진 케이싱(50)의 일측 단부에 결합된 엔드 플레이트(100)와, 상기 엔드 플레이트(100)에 일단이 지지되고 타단이 축 방향으로 연장되며 상기 케이싱(50)의 내측 축 방향에 형성된 유입 통로(60)를 통해 이동된 압축 공기가 공급되는 연료 노즐(200)과, 상기 엔드 플레이트(100)와 상기 연료 노즐(200) 사이에 설치되고, 상기 케이싱(50)의 내측을 따라 상기 엔드 플레이트(100)를 향해 이동된 압축 공기를 상기 연료 노즐(200)의 내측을 향해 일정한 유량으로 가이드 하기 위한 가이드 부재(300)를 포함한다.
그리고 상기 연료 노즐(200)은 상기 엔드 플레이트(100)의 중앙에 위치된 센터 연료 노즐(210)과, 상기 센터 연료 노즐(210)를 기준으로 반경 방향 외측으로 이격되어 위치되고, 상기 엔드 플레이트(100)의 가장자리를 따라 복수개가 배치된 사이드 연료 노즐(220)을 포함하며, 상기 사이드 연료 노즐(220)은 관 형태로 형성되어 소정의 길이로 연장된 노즐 바디(202)와, 상기 노즐 바디(202)의 반경 방향 외측으로 이격되고, 상기 노즐 바디(202)를 외측에서 감싸는 관 형태의 슈라우드(204)와, 상기 슈라우드(204)의 단부에서 외측을 향해 연장되고, 압축 공기가 유입되는 압축 공기 유입구(206a)가 형성된 림(206)을 포함한다.
상기 가이드 부재(300)는 상기 엔드 플레이트(100)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 케이싱(50)의 내측벽을 향해 라운드 지게 연장된 제1 가이드 부재(310)와, 상기 슈라우드(204)와 상기 압축 공기 유입구(206a) 사이에 일단이 위치되고, 타단이 상기 림(206)의 상측을 경유하여 상기 슈라우드(204)의 반경 방향 외측을 향해 라운드 지게 연장된 제2 가이드 부재(320)를 포함한다.
그리고 상기 제1 가이드 부재(310)에는 압축 공기의 이동을 가이드 하기 위한 제1 가이드 돌기(312)가 형성되고, 상기 제2 가이드 부재(320)에는 압축 공기의 이동을 가이드 하기 위한 제2 가이드 돌기(324)가 형성된다.
To this end, the fuel nozzle assembly according to the present embodiment has an end plate 100 coupled to one end of the casing 50 having an annular shape, and one end is supported by the end plate 100 and the other end extends in the axial direction. It is installed between the fuel nozzle 200 to which the compressed air moved through the inlet passage 60 formed in the inner axial direction of the casing 50 is supplied, and the end plate 100 and the fuel nozzle 200, And a guide member 300 for guiding the compressed air moved toward the end plate 100 along the inner side of the casing 50 toward the inner side of the fuel nozzle 200 at a constant flow rate.
And the fuel nozzle 200 is located radially outwardly spaced apart from the center fuel nozzle 210 located in the center of the end plate 100, the center fuel nozzle 210, the end plate ( A plurality of side fuel nozzles 220 are disposed along the edge of 100), and the side fuel nozzle 220 has a nozzle body 202 formed in a tubular shape and extending to a predetermined length, and the nozzle body ( A tubular shroud 204 spaced radially outward of 202 and surrounding the nozzle body 202 from the outside, and compressed air extending outward from the end of the shroud 204 and into which compressed air is introduced. It includes a rim 206 formed with an inlet 206a.
The guide member 300 has a first guide member 310 having one end connected to the end plate 100 and the other end extending round toward the inner wall of the casing 50, the shroud 204, and One end is positioned between the compressed air inlet 206a, the other end includes a second guide member 320 that extends roundly toward the outer side in the radial direction of the shroud 204 through the upper side of the rim 206 do.
In addition, a first guide protrusion 312 for guiding the movement of compressed air is formed on the first guide member 310, and a second guide protrusion for guiding the movement of the compressed air is formed on the second guide member 320. 324 is formed.

엔드 플레이트(100)는 원판 형태로 형성되고, 연료 노즐(200)의 일측 단부가 안정적으로 지지되기 위해 구비된다.The end plate 100 is formed in a disk shape, and is provided to stably support one end of the fuel nozzle 200.

상기 사이드 연료 노즐(220)은 엔드 플레이트(100)에서 동일 간격으로 서로 간에 이격되어 위치되며 후술할 가이드 부재(300)를 통해 위치에 상관 없이 균일한 압축 공기가 공급될 수 있다.The side fuel nozzles 220 are spaced apart from each other at equal intervals in the end plate 100, and uniform compressed air may be supplied regardless of the position through the guide member 300 to be described later.

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노즐 바디(202)는 원통 형태의 실린더로 이루어지고, 상기 슈라우드(204)는 노즐 바디(202)의 외측으로 압축 공기가 이동되도록 소정의 간격으로 이격되어 위치된다.The nozzle body 202 is made of a cylindrical cylinder, and the shroud 204 is spaced apart at a predetermined interval so that compressed air is moved to the outside of the nozzle body 202.

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상기 제1 가이드 부재(310)는 상기 제2 가이드 부재(320)의 외측 반경 방향에서 서로 마주보며 쿼터 서클(quarter circle) 단면으로 형성된다.The first guide members 310 face each other in an outer radial direction of the second guide member 320 and are formed in a quarter circle cross section.

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압축 공기는 유입 통로(60)를 통해 이동된 후에 화살표로 도시된 바와 같이 가이드 부재(300)에 의해 이동 방향이 각각 분기되어 일부는 제1 가이드 부재(310)의 표면를 따라 이동되고, 나머지 일부는 제2 가이드 부재(320)의 표면을 따라 이동되어 압축 공기 유입구(206a)을 통해 슈라우드(204)의 내측으로 공급된다.After the compressed air is moved through the inlet passage 60, the moving direction is branched by the guide member 300 as shown by the arrow, so that some of the compressed air is moved along the surface of the first guide member 310, and the other part is It is moved along the surface of the second guide member 320 and is supplied to the inside of the shroud 204 through the compressed air inlet 206a.

제1 가이드 부재(310)는 엔드 플레이트(100)의 원주 방향에서 소정의 길이로 연장되되, 상기 제2 가이드 부재(320)와 서로 마주보며 연장된다.The first guide member 310 extends to a predetermined length in the circumferential direction of the end plate 100, and extends facing each other with the second guide member 320.

상기 제2 가이드 부재(320)는 사이드 연료 노즐(220)이 배치된 상태를 기준으로 상기 센터 연료 노즐(210)을 바라보는 방향의 반대 쪽에 해당되는 외측 방향(반경 방향 외측)을 바라보며 설치된다. The second guide member 320 is installed while facing an outer direction (radial outer side) corresponding to the opposite side of the direction facing the center fuel nozzle 210 based on the state in which the side fuel nozzle 220 is disposed.

상기 위치에 제2 가이드 부재(320)가 설치되는 이유는 사이드 연료 노즐(220)의 반경 방향 외측을 경유하여 압축 공기 유입구(206a)로 공급되는 압축 공기가 센터 위치로 공급되도록 가이드 함으로써 위치에 상관 없이 유동을 균일하게 유지시키기 위해서이다.The reason why the second guide member 320 is installed at the above position is related to the position by guiding the compressed air supplied to the compressed air inlet 206a to the center position through the radial outer side of the side fuel nozzle 220 This is to keep the flow uniformly without.

이를 통해 사이드 연료 노즐(220)은 특정 위치에서 발생되는 불안정한 압축 공기의 유동의 최소화 할 수 있다.Through this, the side fuel nozzle 220 can minimize the flow of unstable compressed air generated at a specific location.

상기 제1 가이드 부재(310)는 사이드 연료 노즐(220)을 위에서 바라볼 때 케이싱(50)의 내측에서 반경 방향 외측에 설치되며 연장된 길이는 특별히 특정 길이로 한정하지 않는다.The first guide member 310 is installed radially outward from the inner side of the casing 50 when the side fuel nozzle 220 is viewed from above, and the extended length is not particularly limited to a specific length.

제1 가이드 부재(310)는 센터 연료 노즐(210)을 제외한 사이드 연료 노즐(220)의 외측에 위치되며, 이를 통해 사이드 연료 노즐(220)의 센터 방향으로 공급되는 압축 공기의 유동 불균일을 안정화 시킬 수 있어 상기 센터 연료 노즐(210)로 공급된 압축 공기의 유량이 일정하게 유지된다.The first guide member 310 is located outside the side fuel nozzle 220 except for the center fuel nozzle 210, and through this, stabilizes the flow unevenness of the compressed air supplied to the center direction of the side fuel nozzle 220. Thus, the flow rate of the compressed air supplied to the center fuel nozzle 210 is kept constant.

제1 가이드 부재(310)는 쿼터 서클(quarter circle)의 단면으로 형성되므로, 후술할 제1 통로(72)로 압축 공기가 유입되어 화살표 방향을 따라 이동된 후에 엔드 플레이트(100)를 경유하여 압축 공기 유입구(206a)로 유입되는 경로가 급격히 변경되지 않고 압축 공기의 이동 흐름이 안정적으로 유지된다. 또한 사이드 연료 노즐(220)의 센터 위치로 압축 공기가 안정적으로 공급될 수 있다.Since the first guide member 310 is formed in a cross section of a quarter circle, compressed air is introduced into the first passage 72 to be described later and moved in the direction of the arrow, and then compressed through the end plate 100. The path flowing into the air inlet 206a is not rapidly changed, and the moving flow of compressed air is stably maintained. In addition, compressed air may be stably supplied to the center position of the side fuel nozzle 220.

보다 상세하게 설명하면 압축 공기가 엔드 플레이트(100)를 향해 이동될 경우 연료 노즐(200)의 내부로 위치에 상관 없이 일정하게 공급되는 것이 유리하다. 본 실시 예는 엔드 플레이트(100)의 상대면(연료 노즐과 마주보는 면)에 압축 공기가 충돌할 경우 방향성이 제어되지 않고 불특정 위치로 이동되지 않도록 제1 가이드 부재(310)가 설치되어 있어 상기 엔드 플레이트(100)를 경유하여 사이드 연료 노즐(220)의 내부로 상기 압축 공기의 이동이 안정적으로 유도된다.In more detail, when the compressed air moves toward the end plate 100, it is advantageous to be constantly supplied to the inside of the fuel nozzle 200 regardless of the position. In this embodiment, the first guide member 310 is installed so that when compressed air collides with the mating surface of the end plate 100 (the surface facing the fuel nozzle), the direction is not controlled and the first guide member 310 is installed so that it is not moved to an unspecified position. The compressed air is stably guided into the inside of the side fuel nozzle 220 via the end plate 100.

이 경우 압축 공기는 제1 가이드 부재(310)의 자체 형상을 따라 엔드 플레이트(100)에서 방향이 화살표로 도시된 바와 같이 사이드 연료 노즐(220)로 전환이 용이하게 이루어지게 된다.In this case, the compressed air can be easily converted to the side fuel nozzle 220 as indicated by arrows in the direction of the end plate 100 along its own shape of the first guide member 310.

특히 압축 공기의 이동에 따른 저항은 최소화 하면서도 낙하되는 위치와 유량을 사이드 연료 노즐(220)의 센터 위치로 유도할 수 있어 유동 안정성이 향상된다.In particular, it is possible to guide the drop position and flow rate to the center position of the side fuel nozzle 220 while minimizing the resistance due to the movement of compressed air, thereby improving flow stability.

이와 같이 이동된 압축 공기는 노즐 바디(202)와 슈라우드(204) 사이의 공간을 따라 베인(vane)을 경유하여 이동된다.The compressed air thus moved is moved through a vane along the space between the nozzle body 202 and the shroud 204.

제2 가이드 부재(320)는 림(206)의 원주 방향에서 소정의 길이로 연장된 반원 단면 형태로 형성되고, 상기 제1 가이드 부재(210)와 서로 마주보며 배치된다.The second guide member 320 is formed in a semicircular cross-sectional shape extending to a predetermined length in the circumferential direction of the rim 206, and is disposed facing each other with the first guide member 210.

제2 가이드 부재(320)는 엔드 플레이트(100)를 향해 이동된 압축 공기를 사이드 연료 노즐(220)의 내측과 센터 위치로 유도하여 센터 연료 노즐(210)로 공급되는 유량의 부족 현상을 최소화 하고 위치에 따른 유량의 편차 발생을 최소화 할 수 있다.The second guide member 320 minimizes the shortage of the flow rate supplied to the center fuel nozzle 210 by guiding the compressed air moved toward the end plate 100 to the inner side of the side fuel nozzle 220 and the center position. It is possible to minimize the occurrence of fluctuations in flow rate depending on the location.

상기 제2 가이드 부재(320)는 상기 림(206)의 위치에서 반경 방향 외측으로 편심된 위치에 배치되며, 압축 공기가 상기 유입 통로(60)를 경유하여 엔드 플레이트(100)로 이동될 경우 사이드 연료 노즐(220)의 내부로 공급되는 압축 공기의 유량이 특정 위치에 편심되지 않고 골고루 분산되도록 유도하여 사이드 연료 노즐(220)로 공급되는 유량이 전체적으로 일정 해진다.The second guide member 320 is disposed at an eccentric position radially outward from the position of the rim 206, and when compressed air is moved to the end plate 100 via the inlet passage 60, the side The flow rate of the compressed air supplied to the inside of the fuel nozzle 220 is induced to be distributed evenly without being eccentric at a specific position, so that the flow rate supplied to the side fuel nozzle 220 becomes uniform as a whole.

따라서 본 실시 예에 의한 사이드 연료 노즐(220)은 가이드 부재(300)에 의해 압축 공기의 이동 방향이 유도되고, 유량이 전체적으로 균일 해진다.Accordingly, in the side fuel nozzle 220 according to the present embodiment, the moving direction of the compressed air is guided by the guide member 300 and the flow rate becomes uniform as a whole.

상기 제1 가이드 부재(310)와 상기 제2 가이드 부재(320) 사이에는 제1 통로(72)가 형성되고, 상기 림(206)의 반경 방향 외측과 상기 제2 가이드 부재(320) 사이에는 제2 통로(74)가 형성된다.A first passage 72 is formed between the first guide member 310 and the second guide member 320, and a first passage 72 is formed between the radially outer side of the rim 206 and the second guide member 320. Two passages 74 are formed.

압축 공기는 상기 엔드 플레이트(100)를 향해 이동된 후에 상기 제1 통로(72)와 상기 제2 통로(74)로 각각 분기되어 노즐 바디(202)로 공급된다.After the compressed air is moved toward the end plate 100, it is branched into the first passage 72 and the second passage 74 and supplied to the nozzle body 202.

제1,2 통로(72, 74)는 압축 공기의 유동 방향을 가이드 하고, 형성된 면적에 따라 유량을 조절할 수 있어 특정 위치로 보다 많은 유량의 이동이 필요할 경우 도면에 도시된 바와 다른 형태로 형성되는 것도 가능할 수 있다.The first and second passages 72 and 74 guide the flow direction of the compressed air, and the flow rate can be adjusted according to the formed area, so that when more flow rate is required to move to a specific location, it is formed in a different shape as shown in the drawing. It could also be possible.

상기 제1 통로(72)는 일정한 단면적이 유지되므로 압축 공기의 이동 속도가 안정화 되고, 일정량의 유량이 안정적으로 사이드 연료 노즐(220)의 내부로 공급된다.Since the first passage 72 maintains a constant cross-sectional area, a moving speed of compressed air is stabilized, and a predetermined amount of flow rate is stably supplied to the inside of the side fuel nozzle 220.

제2 가이드 부재(320)에는 상기 슈라우드(204)의 일단에 연결되고, 타단이 상기 제2 가이드 부재(320)에 연결된 제3 가이드 부재(325)를 더 포함한다. 상기 제3 가이드 부재(325)는 제2 가이드 부재(320)에 대한 고정과 사이드 연료 노즐(220)의 내부로 이동된 압축 공기의 유량을 균일하게 할 수 있다.The second guide member 320 further includes a third guide member 325 connected to one end of the shroud 204 and the other end connected to the second guide member 320. The third guide member 325 may be fixed to the second guide member 320 and the flow rate of compressed air moved to the inside of the side fuel nozzle 220 may be uniform.

첨부된 도 4 내지 도 5를 참조하면, 본 실시 예에 의한 제1 가이드 부재(310)에는 압축 공기의 이동을 가이드 하기 위한 제1 가이드 돌기(312)가 형성되고, 상기 제2 가이드 부재(320)에는 압축 공기의 이동을 가이드 하기 위한 제2 가이드 돌기(324)가 형성된다.4 to 5, a first guide protrusion 312 for guiding the movement of compressed air is formed on the first guide member 310 according to the present embodiment, and the second guide member 320 ) Is formed with a second guide protrusion 324 for guiding the movement of compressed air.

제1,2 가이드 돌기(312, 324)는 압축 공기가 제1,2 가이드 부재(310, 320)의 표면에서 박리되지 않고 안정적으로 이동되기 위한 목적과, 유동 방향을 가이드 하여 원하는 위치로 압축 공기의 안정적인 이동을 도모하기 위해 형성된다.The first and second guide protrusions 312 and 324 are for the purpose of stably moving compressed air without being peeled off the surfaces of the first and second guide members 310 and 320, and the compressed air to a desired position by guiding the flow direction. It is formed to promote stable movement of the product.

상기 제1,2 가이드 돌기(312, 324)는 상기 제1,2 가이드 부재(310, 320)의 원주 방향에서 등간격으로 서로 간에 이격될 수 있으며 도면에 도시된 형태와 배치 상태로 반드시 한정하지 않고 다양하게 변경될 수 있다.The first and second guide protrusions 312 and 324 may be spaced apart from each other at equal intervals in the circumferential direction of the first and second guide members 310 and 320, and are not necessarily limited to the shape and arrangement shown in the drawings. It can be changed variously without.

또한 배치 간격과 개수는 도면에 도시된 바와 같거나, 복수개가 한 쌍으로 배치되는 것도 가능할 수 있다. 또한 제1,2 가이드 돌기(312, 324)는 타원형태 원형 형태 V자 형태 중의 어느 하나의 형태가 선택적으로 사용 가능하며 특정 형태로 한정하지 않는다.In addition, the arrangement interval and the number may be as shown in the drawings, or a plurality of arrangements may be arranged in a pair. In addition, the first and second guide protrusions 312 and 324 may be selectively used in any one of an elliptical circular shape and a V-shaped shape, and are not limited to a specific shape.

제2 가이드 돌기(324)는 제2 가이드 부재(320)의 내측에 형성되는 것으로 도시하였으나, 외측면에도 형성되는 것도 가능할 수 있다.The second guide protrusion 324 is shown to be formed on the inside of the second guide member 320, but may also be formed on the outside surface.

상기 제1,2 가이드 돌기(312, 324)는 압축 공기의 이동 방향을 기준으로 크기가 점진적으로 증가되는 것도 가능하다.The first and second guide protrusions 312 and 324 may be gradually increased in size based on the moving direction of the compressed air.

첨부된 도 6을 참조하면, 제1,2 가이드 돌기(312, 324)는 상기 제1,2 가이드 부재(310, 320)의 원주 방향에서 일방향으로 경사져서 서로 간에 이격된다.6, the first and second guide protrusions 312 and 324 are inclined in one direction from the circumferential direction of the first and second guide members 310 and 320 to be spaced apart from each other.

상기 제1,2 가이드 돌기(312, 324)가 이와 같이 배치될 경우 유입 통로(60)를 통해 이동된 압축 공기는 나선 형태로 이동 흐름이 변경되어 사이드 연료 노즐(220)의 내부와 센터 위치로 이동된다.When the first and second guide protrusions 312 and 324 are arranged in this way, the compressed air moved through the inlet passage 60 changes the moving flow in a spiral shape to the inside of the side fuel nozzle 220 and the center position. Is moved.

이와 같이 본 실시 예는 압축 공기의 이동 방향과 흐름을 다양하게 변경시켜 공급할 수 있어 압축 공기의 유동 형태에 대한 다양성이 향상된다.As described above, in this embodiment, since the compressed air can be supplied by changing the moving direction and flow of the compressed air in various ways, the variety of the flow form of the compressed air is improved.

첨부된 도 7을 참조하면, 제2 가이드 부재(320)는 상기 엔드 플레이트를 향해 소정의 속도로 이동되는 압축 공기의 직진성 향상을 위해 상기 노즐 바디(202)의 축 방향으로 연장된 연장부(326)를 더 포함한다.Referring to FIG. 7, the second guide member 320 extends in the axial direction of the nozzle body 202 to improve the straightness of compressed air that is moved toward the end plate at a predetermined speed. ).

상기 연장부(326)는 유입 통로(60)를 통해 이동하는 압축 공기가 상기 제1,2 가이드 부재(310, 320)로 이동되기 이전에 각각 제1,2 통로(72, 74)를 향해 분기되도록 압축 공기의 이동 방향을 가이드 및 분기되도록 유도 함으로써 엔드 플레이트(100)로 이동되기 이전 위치에서 연장부(326)에 의한 방향성이 나누어진다.The extension part 326 branches toward the first and second passages 72 and 74 before the compressed air moving through the inlet passage 60 is moved to the first and second guide members 310 and 320, respectively. By guiding the moving direction of the compressed air to be guided and branched as much as possible, the directionality by the extension part 326 is divided at a position before being moved to the end plate 100.

상기 연장부(326)는 연장된 단부가 상기 노즐 바디(202)를 향해 경사지게 연장되는데, 케이싱(50)과 상기 연장부(326) 사이의 통로는 엔드 플레이트(100)로 갈수록 면적이 감소되므로 압축 공기의 이동 속도가 빨라지게 되고, 이로 인해 이동 거리의 증가에 따른 유체의 이동 안정성을 향상시킬 수 있다.The extension portion 326 has an extended end extending obliquely toward the nozzle body 202, and the passage between the casing 50 and the extension portion 326 is compressed because the area decreases toward the end plate 100. The moving speed of the air is increased, and thus, the movement stability of the fluid may be improved according to an increase in the moving distance.

또한 압축 공기가 상기 연장부(326)의 단부 위치에서 각각 분기되어 이동되기에 유리해 진다.In addition, it is advantageous for compressed air to branch and move at the end positions of the extension part 326, respectively.

특히 상기 연장부(326)는 상기 제1,2 가이드 부재(310, 320)를 향해 이동하는 압축 공기의 이동 방향을 가이드 하기 위해 상기 연장부(326)의 외부로 돌출된 가이드 플레이트(326a)를 더 포함한다. 상기 가이드 플레이트(326a)는 타원 형태 또는 원형 형태 중의 어느 하나의 형태로 형성되며 특정 형태로 한정하지 않는다.In particular, the extension part 326 includes a guide plate 326a protruding to the outside of the extension part 326 in order to guide the moving direction of compressed air moving toward the first and second guide members 310 and 320. Include more. The guide plate 326a is formed in either an oval shape or a circular shape, and is not limited to a specific shape.

가이드 플레이트(326a)은 압축 공기의 이동 방향과 박리로 인한 문제점을 최소화 하여 압축 공기의 안정적인 이동을 도모한다.The guide plate 326a minimizes problems due to the direction of movement and peeling of the compressed air, thereby promoting stable movement of the compressed air.

상기 연장부(326)는 노즐 바디(202)의 축 방향으로 연장된 단부의 두께가 감소된 경사부(326b)가 형성되고, 상기 경사부(326b)에 의해 압축 공기가 연장부(326)의 내측면과 외측면을 따라 이동되기가 용이해 진다. 또한 압축 공기가 상기 경사부(326b)의 단부와 접촉될 경우에도 접촉 면적의 감소로 이동 방향의 전환 및 와류 발생이 최소화 된다.The extension part 326 is formed with an inclined portion 326b having a reduced thickness of the end extending in the axial direction of the nozzle body 202, and compressed air of the extension portion 326 is formed by the inclined portion 326b. It becomes easy to move along the inner and outer surfaces. In addition, even when compressed air comes into contact with the end of the inclined portion 326b, the change of the moving direction and generation of eddy currents are minimized due to the reduction in the contact area.

첨부된 도 8을 참조하면, 본 실시 예는 센터 연료 노즐(210)과 상기 사이드 연료 노즐(220)로 압축 공기의 이동을 가이드 하기 위해 상기 엔드 플레이트(100)에 일단이 연결되고 타단이 상기 센터 연료 노즐(210)을 향해 연장되며, 다수개의 개구 홀(332)이 형성된 제4 가이드 부재(330)를 더 포함한다.8, in this embodiment, one end is connected to the end plate 100 to guide the movement of compressed air to the center fuel nozzle 210 and the side fuel nozzle 220, and the other end is the center. It further includes a fourth guide member 330 extending toward the fuel nozzle 210 and having a plurality of opening holes 332 formed therein.

상기 제4 가이드 부재(330)는 환형의 원통 형태로 형성되고, 상기 개구 홀(332)로 유입되는 유량을 제어할 수 있는데, 일 예로 상기 개구 홀(332)의 개수와 크기 및 배열에 따라 유량 제어를 실시할 수 있다.The fourth guide member 330 is formed in an annular cylindrical shape, and can control the flow rate flowing into the opening hole 332, for example, the flow rate according to the number, size, and arrangement of the opening holes 332 Control can be performed.

상기 개구 홀(332)은 모두 동일하게 개구된 것으로 도시하였으나, 압축 공기의 이동 방향을 고려하여 도면 기준으로 엔드 플레이트(100)와 인접하여 개구된 개구 홀이 직경이 가장 크게 개구되고, 축 방향 하측으로 갈수록 개구 홀의 직경이 감소되게 구성되는 것도 가능할 수 있다.The opening holes 332 are all shown to be opened identically, but the opening hole opened adjacent to the end plate 100 in consideration of the moving direction of the compressed air has the largest opening in diameter, and the lower side in the axial direction. It may be possible to be configured to decrease the diameter of the opening hole as it goes toward.

참고로 상기 제4 가이드 부재(330)는 센터 연료 노즐(210)의 림(206)의 반경 방향 외측으로 이격된 위치에 하단이 위치된다.For reference, the lower end of the fourth guide member 330 is located at a position spaced from the outer side in the radial direction of the rim 206 of the center fuel nozzle 210.

본 발명에 의한 제2 실시 예에 의한 가스 터빈용 연소기에 대해 도면을 참조하여 설명한다.A gas turbine combustor according to a second embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.

첨부된 도 1 또는 도 10을 참조하면, 본 실시 예에 의한 가스 터빈용 연소기는 압축 공기를 흡입하여 고압으로 압축하기 위한 압축기(20)와, 압축기(20)에 의해 압축된 압축 공기를 연료와 혼합하여 연소시키기 위한 복수의 연소기(10)와, 상기 연소기(10)에서 배출되는 고온, 고압의 연소가스를 이용하여 터빈 블레이드를 회전시키며 전력을 생산하는 터빈(30)을 포함하되, 상기 연소기(10)에는 환형 형태로 이루어진 케이싱(50)의 일측 단부에 결합된 엔드 플레이트(100)와, 상기 엔드 플레이트(100)에 일단이 지지되고 타단이 축 방향으로 연장되며 상기 케이싱(50)의 내측 축 방향에 형성된 유입 통로(60)를 통해 이동된 압축 공기가 공급되도록 구비된 센터 연료 노즐(210)과, 사이드 연료 노즐(220)을 포함하는 연료 노즐(200)과, 상기 케이싱(50)의 내측을 따라 상기 엔드 플레이트(100)를 향해 이동된 압축 공기의 이동을 가이드 하기 위해 상기 센터 연료 노즐(210)과, 상기 사이드 연료 노즐(220)에 각각 구비된 가이드 부재(300)를 포함한다.
상기 사이드 연료 노즐(220)은 관 형태로 형성되어 소정의 길이로 연장된 노즐 바디(202)와, 상기 노즐 바디(202)의 반경 방향 외측으로 이격되고, 상기 노즐 바디(202)를 외측에서 감싸는 관 형태의 슈라우드(204); 상기 슈라우드(204)의 단부에서 외측을 향해 연장되고, 압축 공기가 유입되는 압축 공기 유입구(206a)가 형성된 림(206)을 포함하며,상기 가이드 부재(300)는 상기 엔드 플레이트(100)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 케이싱(50)의 내측벽을 향해 라운드 지게 연장된 제1 가이드 부재(310)와, 상기 슈라우드(204)와 상기 압축 공기 유입구(206a) 사이에 일단이 위치되고, 타단이 상기 림(206)의 상측을 경유하여 상기 슈라우드(204)의 반경 방향 외측을 향해 라운드 지게 연장된 제2 가이드 부재(320)와, 상기 엔드 플레이트(100)에 일단이 연결되고 타단이 상기 센터 연료 노즐(210)의 림(206)에 연결되며, 다수개의 개구 홀(332)이 형성된 제4 가이드 부재(330)를 포함한다.
1 or 10, the combustor for a gas turbine according to the present embodiment comprises a compressor 20 for sucking compressed air and compressing it to a high pressure, and compressed air compressed by the compressor 20 to fuel and A plurality of combustors 10 for mixing and combusting, and a turbine 30 for generating electric power by rotating the turbine blades using high-temperature and high-pressure combustion gas discharged from the combustor 10, the combustor ( 10) has an end plate 100 coupled to one end of the casing 50 in an annular shape, and one end is supported by the end plate 100 and the other end extends in the axial direction, and the inner shaft of the casing 50 A fuel nozzle 200 including a center fuel nozzle 210 including a side fuel nozzle 220 and a center fuel nozzle 210 provided to supply compressed air moved through the inlet passage 60 formed in the direction, and the inner side of the casing 50 In order to guide the movement of the compressed air moved toward the end plate 100 along the following, the center fuel nozzle 210 and guide members 300 respectively provided in the side fuel nozzle 220 are included.
The side fuel nozzle 220 has a nozzle body 202 formed in a tube shape and extending to a predetermined length, and is spaced apart from the outside in the radial direction of the nozzle body 202 and surrounds the nozzle body 202 from the outside. Tubular shroud 204; It includes a rim 206 extending from the end of the shroud 204 toward the outside and having a compressed air inlet 206a through which compressed air is introduced, and the guide member 300 has one end on the end plate 100. The first guide member 310 is connected and the other end extends round toward the inner wall of the casing 50, and one end is positioned between the shroud 204 and the compressed air inlet 206a, and the other end The second guide member 320 extending roundly toward the outer side in the radial direction of the shroud 204 through the upper side of the rim 206, and one end connected to the end plate 100, and the other end It is connected to the rim 206 of the fuel nozzle 210 and includes a fourth guide member 330 having a plurality of opening holes 332 formed therein.

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상기 연료 노즐(200)은 상기 엔드 플레이트(100)의 중앙에 위치된 센터 연료 노즐(210)과, 상기 센터 연료 노즐(210)을 기준으로 반경 방향 외측으로 이격되어 위치되고, 상기 엔드 플레이트(100)의 가장 자리를 따라 복수개가 배치된 사이드 연료 노즐(220)을 포함한다.The fuel nozzle 200 is located radially outwardly spaced apart from the center fuel nozzle 210 located at the center of the end plate 100 and the center fuel nozzle 210, and the end plate 100 ) And a plurality of side fuel nozzles 220 disposed along the edge.

상기 사이드 연료 노즐(220)은 엔드 플레이트(100)에서 동일 간격으로 서로 간에 이격되어 위치되며 후술할 가이드 부재(300)를 통해 위치에 상관없이 균일하게 압축 공기가 공급될 수 있다.The side fuel nozzle 220 is positioned to be spaced apart from each other at equal intervals in the end plate 100, and compressed air may be uniformly supplied regardless of the position through the guide member 300 to be described later.

압축 공기는 유입 통로(60)를 통해 이동된 후에 화살표로 도시된 바와 같이 가이드 부재(300)에 의해 이동 방향이 각각 분기되어 일부는 제1 가이드 부재(310)의 표면를 따라 이동되고, 나머지 일부는 제2 가이드 부재(320)의 표면을 따라 이동되어 압축 공기 유입구(206a)를 통해 슈라우드(204)의 내측으로 공급된다.After the compressed air is moved through the inlet passage 60, the moving direction is branched by the guide member 300 as shown by the arrow, so that some of the compressed air is moved along the surface of the first guide member 310, and the other part is It is moved along the surface of the second guide member 320 and supplied to the inside of the shroud 204 through the compressed air inlet 206a.

상기 제2 가이드 부재(320)는 사이드 연료 노즐(220)이 배치된 상태를 기준으로 상기 센터 연료 노즐(210)을 바라보는 방향의 반대쪽에 해당되는 외측 방향(반경 방향 외측)을 바라보며 설치된다. The second guide member 320 is installed while facing an outer direction (radial outer side) corresponding to a direction opposite to the direction facing the center fuel nozzle 210 based on the state in which the side fuel nozzle 220 is disposed.

상기 위치에 제2 가이드 부재(320)가 설치되는 이유는 사이드 연료 노즐(220)의 반경 방향 외측을 경유하여 압축 공기 유입구(206a)로 공급되는 압축 공기가 센터 위치로 공급되도록 가이드 함으로써 위치에 상관없이 유동을 균일하게 유지시키기 위해서이다.The reason why the second guide member 320 is installed at the above position is related to the position by guiding the compressed air supplied to the compressed air inlet 206a to the center position through the radial outer side of the side fuel nozzle 220 This is to keep the flow uniformly.

이를 통해 사이드 연료 노즐(220)은 특정 위치에서 발생되는 불안정한 압축 공기의 유동을 최소화 할 수 있다.Through this, the side fuel nozzle 220 can minimize the flow of unstable compressed air generated at a specific location.

제1 가이드 부재(310)는 센터 연료 노즐(210)을 제외한 사이드 연료 노즐(220)의 외측에 위치되며, 이를 통해 사이드 연료 노즐(220)의 센터 방향으로 공급되는 압축 공기의 유동 불균일을 안정화시킬 수 있어 상기 센터 연료 노즐(210)로 공급된 압축 공기의 유량이 일정하게 유지된다.The first guide member 310 is located outside the side fuel nozzle 220 except for the center fuel nozzle 210, and through this, the flow unevenness of compressed air supplied to the center direction of the side fuel nozzle 220 is stabilized. Thus, the flow rate of the compressed air supplied to the center fuel nozzle 210 is kept constant.

보다 상세하게 설명하면 압축 공기가 엔드 플레이트(100)를 향해 이동될 경우 연료 노즐(200)의 내부로 위치에 상관없이 일정하게 공급되는 것이 유리하다.In more detail, when compressed air is moved toward the end plate 100, it is advantageous to be constantly supplied to the inside of the fuel nozzle 200 regardless of the position.

본 실시 예는 엔드 플레이트(100)의 상대면(연료 노즐과 마주보는 면)에 압축 공기가 충돌할 경우 방향성이 제어되지 않고 불특정 위치로 이동되지 않도록 제1 가이드 부재(310)가 설치되어 있어 상기 엔드 플레이트(100)를 경유하여 사이드 연료 노즐(220)의 내부로 상기 압축 공기의 이동이 안정적으로 유도된다.In this embodiment, the first guide member 310 is installed so that when compressed air collides with the mating surface of the end plate 100 (the surface facing the fuel nozzle), the direction is not controlled and the first guide member 310 is installed so that it is not moved to an unspecified position. The compressed air is stably guided into the inside of the side fuel nozzle 220 via the end plate 100.

상기 제2 가이드 부재(320)는 상기 림(206)의 위치에서 반경 방향 외측으로 편심된 위치에 배치되며, 압축 공기가 상기 유입 통로(60)를 경유하여 엔드 플레이트(100)로 이동될 경우 사이드 연료 노즐(220)의 내부로 공급되는 압축 공기의 유량이 특정 위치에 편심되지 않고 골고루 분산되도록 유도하여 사이드 연료 노즐(220)로 공급되는 유량이 전체적으로 일정해진다.The second guide member 320 is disposed at an eccentric position radially outward from the position of the rim 206, and when compressed air is moved to the end plate 100 via the inlet passage 60, the side The flow rate of the compressed air supplied to the inside of the fuel nozzle 220 is guided to be distributed evenly without being eccentric at a specific position, so that the flow rate supplied to the side fuel nozzle 220 is generally constant.

따라서 본 실시 예에 의한 사이드 연료 노즐(220)은 가이드 부재(300)에 의해 압축 공기의 이동 방향이 유도되고, 유량이 전체적으로 균일해진다.Accordingly, in the side fuel nozzle 220 according to the present embodiment, the moving direction of the compressed air is guided by the guide member 300 and the flow rate becomes uniform as a whole.

제1,2 통로(72, 74)는 압축 공기의 유동 방향을 가이드하고, 형성된 면적에 따라 유량을 조절할 수 있어 특정 위치로 보다많은 유량의 이동이 필요할 경우 도면에 도시된 바와 다른 형태로 형성되는 것도 가능할 수 있다.The first and second passages 72 and 74 guide the flow direction of compressed air, and the flow rate can be adjusted according to the formed area, so that when more flow rate is required to move to a specific location, It could also be possible.

제3 가이드 부재(325)는 제1 실시 예에서 설명한 작용 효과와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.Since the third guide member 325 is the same as the operation and effects described in the first embodiment, a detailed description will be omitted.

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첨부된 도 10을 참조하면, 본 실시 예에 의한 개구 홀(332)은 상기 제4 가이드 부재(330)의 외측에서 내측을 향해 직경이 감소된 노즐 형태로 개구된다.
상기 개구 홀(332)이 이와 같이 노즐 형태로 개구될 경우 제4 가이드 부재(330)의 내측으로 이동된 압축 공기의 속도가 일정 직경으로 개구된 개구 홀에 비해 증가하게 된다.
이 경우 보다 많은 양의 압축 공기가 센터 연료 노즐(210)로 신속하게 공급될 수 있어 공급 효율 향상과 유량 증가를 동시에 도모할 수 있다.
본 실시 예에 의한 개구 홀(332)은 확대 단면도로 도시된 바와 같이 개구되고, 압축 공기가 개구 홀(332)을 통해 제4 가이드 부재(330)의 내측으로 유입된다.
압축 공기는 일부가 개구 홀(332)을 경유하여 내측으로 이동되고 일부는 사이드 연료 노즐(220)의 내측으로 이동되므로 균일한 유량을 일정하게 공급할 수 있다.
또한 제4 가이드 부재(440)에 의해 압축 공기가 센터 연료 노즐(210)의 내부로 이동할 때 개구 홀(332)을 통과하는 동안 사이드 연료 노즐(220)의 내측 전압을 상승시켜 이동된 압축 공기의 유동 균일화에 보다 유리해 진다.

Referring to FIG. 10, the opening hole 332 according to the present embodiment is opened in the form of a nozzle whose diameter is reduced from the outside to the inside of the fourth guide member 330.
When the opening hole 332 is opened in the form of a nozzle, the speed of the compressed air moved to the inside of the fourth guide member 330 is increased compared to the opening hole opened with a predetermined diameter.
In this case, since a larger amount of compressed air can be quickly supplied to the center fuel nozzle 210, it is possible to improve supply efficiency and increase the flow rate at the same time.
The opening hole 332 according to the present embodiment is opened as shown in an enlarged cross-sectional view, and compressed air is introduced into the fourth guide member 330 through the opening hole 332.
Since a part of the compressed air is moved inward through the opening hole 332 and a part of the compressed air is moved inward of the side fuel nozzle 220, a uniform flow rate can be supplied at a constant level.
In addition, when the compressed air moves into the center fuel nozzle 210 by the fourth guide member 440, the internal voltage of the side fuel nozzle 220 is increased while the compressed air passes through the opening hole 332. It is more advantageous for flow uniformity.

첨부된 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 의한 개구 홀(332)은 상기 제4 가이드 부재(330)의 축 방향에 대해 경사지게 배치된다.Referring to FIG. 11, the opening hole 332 according to another embodiment of the present invention is disposed to be inclined with respect to the axial direction of the fourth guide member 330.

개구 홀(332)이 이와 같이 배치될 경우 센터 연료 노즐(210)의 내부로 공급된 압축 공기는 나선 형태로 이동될 수 있고, 연료와 혼합될 경우 보다 높은 열효율을 갖는 연소 화염을 발생시킬 수 있다.When the opening hole 332 is arranged in this way, the compressed air supplied to the inside of the center fuel nozzle 210 may be moved in a spiral shape, and when mixed with fuel, a combustion flame having higher thermal efficiency may be generated. .

따라서 전술한 제4 가이드 부재(330)를 통해 연소기의 연소 효율 향상을 도모할 수 있다.Therefore, it is possible to improve the combustion efficiency of the combustor through the above-described fourth guide member 330.

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이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.As described above, one embodiment of the present invention has been described, but those of ordinary skill in the relevant technical field add, change, delete or add components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. Various modifications and changes can be made to the present invention by means of the like, and it will be said that this is also included within the scope of the present invention.

50 : 케이싱
60 : 유입 통로
72, 74 : 제1,2 통로
100 : 엔드 플레이트
200 : 연료 노즐
202 : 노즐 바디
204 : 슈라우드
206 : 림
210 : 센터 연료 노즐
220 : 사이드 연료 노즐
300 : 가이드 부재
310, 320 : 제1,2 가이드 부재
326 : 연장부50: casing
60: inlet passage
72, 74: passages 1 and 2
100: end plate
200: fuel nozzle
202: nozzle body
204: shroud
206: rim
210: center fuel nozzle
220: side fuel nozzle
300: guide member
310, 320: first and second guide members
326: extension

Claims

An end plate 100 coupled to one end of the casing 50 made in an annular shape;
A fuel nozzle 200 that has one end supported by the end plate 100 and the other end extended in an axial direction, and supplied with compressed air moved through an inlet passage 60 formed in an inner axial direction of the casing 50;
Compressed air installed between the end plate 100 and the fuel nozzle 200 and moved toward the end plate 100 along the inner side of the casing 50 toward the inner side of the fuel nozzle 200 Including a guide member 300 for guiding at a constant flow rate,
The fuel nozzle 200 is located radially outwardly spaced apart from the center fuel nozzle 210 located at the center of the end plate 100 and the center fuel nozzle 210, and the end plate 100 ) And a plurality of side fuel nozzles 220 disposed along the edge,
The side fuel nozzle 220 has a nozzle body 202 formed in a tube shape and extending to a predetermined length, and is spaced apart from the outside in the radial direction of the nozzle body 202 and surrounds the nozzle body 202 from the outside. A tubular shroud 204 and a rim 206 extending outward from an end of the shroud 204 and having a compressed air inlet 206a through which compressed air is introduced,
The guide member 300 has a first guide member 310 having one end connected to the end plate 100 and the other end extending round toward the inner wall of the casing 50, the shroud 204, and One end is positioned between the compressed air inlet 206a, the other end includes a second guide member 320 that extends roundly toward the outer side in the radial direction of the shroud 204 through the upper side of the rim 206 And
A first guide protrusion 312 for guiding the movement of compressed air is formed on the first guide member 310, and a second guide protrusion 312 for guiding the movement of compressed air ( 324) is formed fuel nozzle assembly.

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The method of claim 1,
The fuel nozzle assembly further includes a third guide member 325 connected to one end of the shroud 204 and the other end connected to the second guide member 320 to the second guide member 320.

The method of claim 1,
The second guide member 320 is formed in a semicircular cross-sectional shape extending to a predetermined length in the circumferential direction of the rim 206,
The first guide member 310 faces each other in an outer radial direction of the second guide member 320 and has a quarter circle cross section.

The method of claim 5,
A first passage 72 formed between the first guide member 310 and the second guide member 320;
Further comprising a second passage 74 formed between the radially outer side of the rim 206 and the second guide member 320,
A fuel nozzle assembly in which compressed air moved toward the end plate 100 is branched into the first passage 72 and the second passage 74 and supplied to the nozzle body 202.

The method of claim 6,
The first passage 72 is a fuel nozzle assembly that maintains a constant cross-sectional area.

The method of claim 1,
The second guide member 320 is a fuel nozzle assembly disposed at an eccentric position radially outward from the position of the rim 206.

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The method of claim 1,
The first and second guide protrusions (312, 324) are spaced apart from each other at equal intervals in the circumferential direction of the first and second guide members (310, 320).

The method of claim 1,
The first and second guide protrusions 312 and 324 are inclined in one direction from the circumferential direction of the first and second guide members 310 and 320 to be spaced apart from each other.

The method of claim 1,
A fuel nozzle assembly further comprising an extension part 326 extending in the axial direction of the nozzle body 202 for linearity of the compressed air moving toward the end plate at a predetermined speed on the second guide member 320 .

The method of claim 12,
The extension part 326 is a fuel nozzle assembly whose extended end extends obliquely toward the nozzle body 202.

The method of claim 12,
The extension part 326 further includes a guide plate 326a protruding to the outside of the extension part 326 to guide the movement direction of the compressed air moving toward the first and second guide members 310 and 320. A fuel nozzle assembly comprising.

The method of claim 12,
The extension part 326 is a fuel nozzle assembly having an inclined part 326b having a reduced thickness at an end extending in the axial direction of the nozzle body 202.

The method of claim 1,
In order to guide the movement of compressed air to the center fuel nozzle 210 and the side fuel nozzle 220, one end is connected to the end plate 100 and the other end extends toward the center fuel nozzle 210, and a plurality of A fuel nozzle assembly further comprising a fourth guide member 330 in which four opening holes 332 are formed.

A compressor 20 for inhaling compressed air and compressing it at high pressure;
A plurality of combustors 10 for mixing and combusting compressed air compressed by the compressor 20 with fuel;
Including a turbine 30 for generating electric power by rotating the turbine blades using the high temperature and high pressure combustion gas discharged from the combustor 10,
The combustor 10 includes an end plate 100 coupled to one end of the casing 50 in an annular shape;
Center fuel nozzle 210 provided to supply compressed air moved through the inlet passage 60 formed in the inner axial direction of the casing 50 with one end supported by the end plate 100 and the other end extending in the axial direction ), and a fuel nozzle 200 including a side fuel nozzle 220;
Guide members provided in the center fuel nozzle 210 and the side fuel nozzle 220 to guide the movement of the compressed air moved toward the end plate 100 along the inner side of the casing 50 ( 300),
The side fuel nozzle 220 has a nozzle body 202 formed in a tube shape and extending to a predetermined length, and is spaced apart from the outside in the radial direction of the nozzle body 202 and surrounds the nozzle body 202 from the outside. Tubular shroud 204; It includes a rim 206 extending outward from an end of the shroud 204 and having a compressed air inlet 206a through which compressed air is introduced,
The guide member 300 has a first guide member 310 having one end connected to the end plate 100 and the other end extending round toward the inner wall of the casing 50, the shroud 204, and A second guide member 320 having one end positioned between the compressed air inlet 206a, and the other end extending roundly toward the outer side in the radial direction of the shroud 204 through the upper side of the rim 206, A gas turbine including a fourth guide member 330 having one end connected to the end plate 100 and the other end connected to the rim 206 of the center fuel nozzle 210, and having a plurality of opening holes 332 Dragon burner.

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The method of claim 17,
The second guide member 320 further comprises a third guide member 325 connected to one end of the shroud 204 and the other end connected to the second guide member 320.

The method of claim 17,
The opening hole 332 is a combustor for a gas turbine that is opened in the form of a nozzle whose diameter is reduced from the outside to the inside of the fourth guide member 330.

The method of claim 17,
The opening hole 332 is disposed obliquely with respect to the axial direction of the fourth guide member 330 for a gas turbine.